JP2002349977A - ヒートポンプサイクル - Google Patents
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- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2106—Temperatures of fresh outdoor air
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）の能
力を向上させる。 【解決手段】 放熱器２００前面の空気温度が４１℃以
上のときは、高圧冷媒と低圧冷媒とを熱交換し、放熱器
２００前面の空気温度が４１℃未満のときは、高圧冷媒
と低圧冷媒との熱交換を中止する。高圧冷媒と低圧冷媒
とを熱交換させることにより発生する、蒸発器３００で
の比エンタルピ変化量（吸熱能力）を向上と、圧縮機１
００に吸入される冷媒の密度が低下によるサイクルの能
力低下量とを考慮して、内部熱交換器６００での熱交換
量を制御することができるので、ヒートポンプサイクル
（冷凍サイクル）の能力を向上させる（高い成績係数を
維持する）ことが可能となる。
力を向上させる。 【解決手段】 放熱器２００前面の空気温度が４１℃以
上のときは、高圧冷媒と低圧冷媒とを熱交換し、放熱器
２００前面の空気温度が４１℃未満のときは、高圧冷媒
と低圧冷媒との熱交換を中止する。高圧冷媒と低圧冷媒
とを熱交換させることにより発生する、蒸発器３００で
の比エンタルピ変化量（吸熱能力）を向上と、圧縮機１
００に吸入される冷媒の密度が低下によるサイクルの能
力低下量とを考慮して、内部熱交換器６００での熱交換
量を制御することができるので、ヒートポンプサイクル
（冷凍サイクル）の能力を向上させる（高い成績係数を
維持する）ことが可能となる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温側の熱を高温
側に移動させるヒートポンプサイクルに関するものであ
り、空調装置に適用して有効である。
側に移動させるヒートポンプサイクルに関するものであ
り、空調装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】ヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）
の能力を向上させる手段として、例えば特許第２９３１
６６８号公報に記載されているように、減圧される前の
高圧冷媒と圧縮機に吸入される低圧冷媒とを熱交換する
内部熱交換器を設ける手段が知られている。
の能力を向上させる手段として、例えば特許第２９３１
６６８号公報に記載されているように、減圧される前の
高圧冷媒と圧縮機に吸入される低圧冷媒とを熱交換する
内部熱交換器を設ける手段が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、内部熱交換
器は、膨張弁等の減圧手段に流入する高圧・高圧冷媒を
圧縮機に吸入される低圧・低温冷媒により冷却すること
により、蒸発器入口における冷媒の比エンタルピを減少
させて蒸発器での比エンタルピ変化量（吸熱能力）を向
上させるものであるが、圧縮機に吸入される冷媒は加熱
されるため、圧縮機に吸入される冷媒の密度が低下して
しまい、サイクル内を循環する質量流量が低下し、却っ
て、ヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）の能力が低
下してしまうおそれがある。
器は、膨張弁等の減圧手段に流入する高圧・高圧冷媒を
圧縮機に吸入される低圧・低温冷媒により冷却すること
により、蒸発器入口における冷媒の比エンタルピを減少
させて蒸発器での比エンタルピ変化量（吸熱能力）を向
上させるものであるが、圧縮機に吸入される冷媒は加熱
されるため、圧縮機に吸入される冷媒の密度が低下して
しまい、サイクル内を循環する質量流量が低下し、却っ
て、ヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）の能力が低
下してしまうおそれがある。
【０００４】本発明は、上記点に鑑み、ヒートポンプサ
イクル（冷凍サイクル）の能力を向上させるを目的とす
る。
イクル（冷凍サイクル）の能力を向上させるを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、低温側の熱
を高温側に移動させるヒートポンプサイクルであって、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）と、圧縮機（１０
０）から吐出した冷媒を冷却する放熱器（２００）と、
冷媒を蒸発させて熱を吸収する蒸発器（３００）と、放
熱器（２００）から流出した高圧冷媒を減圧する減圧手
段（４００、７００）と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒と
に分離して冷媒を蓄える気液分離器（５００）と、放熱
器（２００）から流出した高圧冷媒と圧縮機（１００）
に吸入される低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器（６
００）と、内部熱交換器（６００）における熱交換量を
調節する熱交換量調節手段（６１０、６２０）とを備え
ることを特徴とする。
成するために、請求項１に記載の発明では、低温側の熱
を高温側に移動させるヒートポンプサイクルであって、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）と、圧縮機（１０
０）から吐出した冷媒を冷却する放熱器（２００）と、
冷媒を蒸発させて熱を吸収する蒸発器（３００）と、放
熱器（２００）から流出した高圧冷媒を減圧する減圧手
段（４００、７００）と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒と
に分離して冷媒を蓄える気液分離器（５００）と、放熱
器（２００）から流出した高圧冷媒と圧縮機（１００）
に吸入される低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器（６
００）と、内部熱交換器（６００）における熱交換量を
調節する熱交換量調節手段（６１０、６２０）とを備え
ることを特徴とする。
【０００６】これにより、高圧冷媒と低圧冷媒とを熱交
換させることにより発生する、蒸発器（３００）での比
エンタルピ変化量（吸熱能力）の向上と、圧縮機（１０
０）に吸入される冷媒の密度が低下によるサイクルの能
力低下量とを考慮して、内部熱交換器（６００）での熱
交換量を制御することができるので、ヒートポンプサイ
クル（冷凍サイクル）の能力を向上させる（高い成績係
数を維持する）ことが可能となる。
換させることにより発生する、蒸発器（３００）での比
エンタルピ変化量（吸熱能力）の向上と、圧縮機（１０
０）に吸入される冷媒の密度が低下によるサイクルの能
力低下量とを考慮して、内部熱交換器（６００）での熱
交換量を制御することができるので、ヒートポンプサイ
クル（冷凍サイクル）の能力を向上させる（高い成績係
数を維持する）ことが可能となる。
【０００７】請求項２に記載の発明では、低温側の熱を
高温側に移動させるヒートポンプサイクルであって、冷
媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）と、圧縮機（１０
０）から吐出した冷媒を冷却する放熱器（２００）と、
冷媒を蒸発させて熱を吸収する蒸発器（３００）と、放
熱器（２００）から流出した高圧冷媒の圧力エネルギー
を速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズ
ル（４１０）、ノズル（４１０）から噴射する高い速度
の冷媒流により蒸発器（３００）にて蒸発した気相冷媒
を吸引し、ノズル（４１０）から噴射する冷媒と蒸発器
（３００）から吸引した冷媒とを混合させながら速度エ
ネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧
させる昇圧部（４２０、４３０）を有するエジェクタ
（４００）と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して
冷媒を蓄える気液分離器（５００）と、放熱器（２０
０）から流出した高圧冷媒と圧縮機（１００）に吸入さ
れる低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器（６００）
と、内部熱交換器（６００）における熱交換量を調節す
る熱交換量調節手段（６１０、６２０）とを備えること
を特徴とする。
高温側に移動させるヒートポンプサイクルであって、冷
媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）と、圧縮機（１０
０）から吐出した冷媒を冷却する放熱器（２００）と、
冷媒を蒸発させて熱を吸収する蒸発器（３００）と、放
熱器（２００）から流出した高圧冷媒の圧力エネルギー
を速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズ
ル（４１０）、ノズル（４１０）から噴射する高い速度
の冷媒流により蒸発器（３００）にて蒸発した気相冷媒
を吸引し、ノズル（４１０）から噴射する冷媒と蒸発器
（３００）から吸引した冷媒とを混合させながら速度エ
ネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧
させる昇圧部（４２０、４３０）を有するエジェクタ
（４００）と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して
冷媒を蓄える気液分離器（５００）と、放熱器（２０
０）から流出した高圧冷媒と圧縮機（１００）に吸入さ
れる低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器（６００）
と、内部熱交換器（６００）における熱交換量を調節す
る熱交換量調節手段（６１０、６２０）とを備えること
を特徴とする。
【０００８】これにより、高圧冷媒と低圧冷媒とを熱交
換させることにより発生する、蒸発器（３００）での比
エンタルピ変化量（吸熱能力）を向上と、圧縮機（１０
０）に吸入される冷媒の密度が低下によるサイクルの能
力低下量とを考慮して、内部熱交換器（６００）での熱
交換量を制御することができるので、ヒートポンプサイ
クル（冷凍サイクル）の能力を向上させる（高い成績係
数を維持する）ことが可能となる。
換させることにより発生する、蒸発器（３００）での比
エンタルピ変化量（吸熱能力）を向上と、圧縮機（１０
０）に吸入される冷媒の密度が低下によるサイクルの能
力低下量とを考慮して、内部熱交換器（６００）での熱
交換量を制御することができるので、ヒートポンプサイ
クル（冷凍サイクル）の能力を向上させる（高い成績係
数を維持する）ことが可能となる。
【０００９】なお、熱交換量調節手段（６１０、６２
０）は、請求項３に記載の発明のごとく、高圧冷媒に関
する物理量に基づいて内部熱交換器（６００）における
熱交換量を調節することが望ましい。
０）は、請求項３に記載の発明のごとく、高圧冷媒に関
する物理量に基づいて内部熱交換器（６００）における
熱交換量を調節することが望ましい。
【００１０】また、熱交換量調節手段（６１０、６２
０）は、請求項４に記載の発明のごとく、高圧冷媒に関
する物理量が所定量以上のときは、高圧冷媒と低圧冷媒
とを熱交換し、高圧冷媒に関する物理量が所定量未満の
ときは、高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換を中止するよう
に熱交換量を制御することが望ましい。
０）は、請求項４に記載の発明のごとく、高圧冷媒に関
する物理量が所定量以上のときは、高圧冷媒と低圧冷媒
とを熱交換し、高圧冷媒に関する物理量が所定量未満の
ときは、高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換を中止するよう
に熱交換量を制御することが望ましい。
【００１１】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
【００１２】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係るエジェクタサイクル（ヒートポンプサイク
ル）を二酸化炭素を冷媒とする車両用空調装置に適用し
たものであり、図１は本実施形態に係るエジェクタサイ
クルの模式図である。
本発明に係るエジェクタサイクル（ヒートポンプサイク
ル）を二酸化炭素を冷媒とする車両用空調装置に適用し
たものであり、図１は本実施形態に係るエジェクタサイ
クルの模式図である。
【００１３】１００は走行用エンジン等の駆動源（図示
せず。）から駆動力を得て冷媒を吸入圧縮する可変容量
型の圧縮機であり、２００は圧縮機１００から吐出した
冷媒と室外空気とを熱交換して冷媒を冷却する放熱器
（高圧側熱交換器、ガスクーラ）である。
せず。）から駆動力を得て冷媒を吸入圧縮する可変容量
型の圧縮機であり、２００は圧縮機１００から吐出した
冷媒と室外空気とを熱交換して冷媒を冷却する放熱器
（高圧側熱交換器、ガスクーラ）である。
【００１４】３００は室内に吹き出す空気と液相冷媒と
を熱交換させて液相冷媒を蒸発させることにより室内に
吹き出す空気から吸熱して冷凍能力を発揮する蒸発器
（低圧側熱交換器）であり、４００は放熱器２００から
流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器３００にて蒸発し
た気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力
エネルギーに変換して圧縮機１００の吸入圧を上昇させ
るエジェクタ（減圧手段）である。
を熱交換させて液相冷媒を蒸発させることにより室内に
吹き出す空気から吸熱して冷凍能力を発揮する蒸発器
（低圧側熱交換器）であり、４００は放熱器２００から
流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器３００にて蒸発し
た気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力
エネルギーに変換して圧縮機１００の吸入圧を上昇させ
るエジェクタ（減圧手段）である。
【００１５】ここで、エジェクタ４００は、図２に示す
ように、放熱器２００から流出した高圧冷媒の圧力エネ
ルギー（圧力ヘッド）を速度エネルギー（速度ヘッド）
に変換して冷媒を略等エントロピ的に減圧膨張させるノ
ズル４１０と、ノズル４１０から噴射する高い速度の冷
媒流（ジェット流）により蒸発器３００にて蒸発した気
相冷媒を吸引する混合部４２０、及びノズル４１０から
噴射する冷媒と蒸発器３００から吸引した冷媒とを混合
させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して
冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ４３０等の昇圧部
からなるものである。
ように、放熱器２００から流出した高圧冷媒の圧力エネ
ルギー（圧力ヘッド）を速度エネルギー（速度ヘッド）
に変換して冷媒を略等エントロピ的に減圧膨張させるノ
ズル４１０と、ノズル４１０から噴射する高い速度の冷
媒流（ジェット流）により蒸発器３００にて蒸発した気
相冷媒を吸引する混合部４２０、及びノズル４１０から
噴射する冷媒と蒸発器３００から吸引した冷媒とを混合
させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して
冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ４３０等の昇圧部
からなるものである。
【００１６】因みに、本実施形態に係るノズル４１０
は、通路途中に通路面積が最も縮小した喉部４１０ａを
有し、かつ、喉部４１０ａからノズル４１０の出口まで
の寸法Ｂが通路断面積が縮小し始める部位から喉部４１
０ａまでの寸法Ａより大きい末広ノズル（ｄｉｖｅｒｇ
ｅｎｔ Ｎｏｚｚｌｅ、ｄｅ Ｌａｖａｌ Ｎｏｚｚｌ
ｅ）である。
は、通路途中に通路面積が最も縮小した喉部４１０ａを
有し、かつ、喉部４１０ａからノズル４１０の出口まで
の寸法Ｂが通路断面積が縮小し始める部位から喉部４１
０ａまでの寸法Ａより大きい末広ノズル（ｄｉｖｅｒｇ
ｅｎｔ Ｎｏｚｚｌｅ、ｄｅ Ｌａｖａｌ Ｎｏｚｚｌ
ｅ）である。
【００１７】なお、本実施形態では、混合部４２０の直
径はディフューザ４３０まで一定であるが、混合部４２
０の断面積をディフューザ４３０に向かうほど大きくな
るようにテーパ状としてもよい。
径はディフューザ４３０まで一定であるが、混合部４２
０の断面積をディフューザ４３０に向かうほど大きくな
るようにテーパ状としてもよい。
【００１８】また、ノズル４１０から吹き出す駆動流冷
媒の運動量と蒸発器３００からエジェクタ４００に吸引
される吸引流冷媒の運動量との和が保存されるように駆
動流冷媒と吸引流冷媒とが混合するので、混合部４２０
においても冷媒の圧力が（静圧）が上昇する。一方、デ
ィフィーザ４３０においては、前述のごとく、通路断面
積を徐々に拡大することにより、冷媒の速度エネルギー
（動圧）を圧力エネルギー（静圧）に変換するので、エ
ジェクタ４００においては、混合部４２０及びディフィ
ーザ４３０の両者にて冷媒圧力を昇圧する。そこで、混
合部４２０とディフィーザ４３０とを合わせて昇圧部と
呼ぶ。
媒の運動量と蒸発器３００からエジェクタ４００に吸引
される吸引流冷媒の運動量との和が保存されるように駆
動流冷媒と吸引流冷媒とが混合するので、混合部４２０
においても冷媒の圧力が（静圧）が上昇する。一方、デ
ィフィーザ４３０においては、前述のごとく、通路断面
積を徐々に拡大することにより、冷媒の速度エネルギー
（動圧）を圧力エネルギー（静圧）に変換するので、エ
ジェクタ４００においては、混合部４２０及びディフィ
ーザ４３０の両者にて冷媒圧力を昇圧する。そこで、混
合部４２０とディフィーザ４３０とを合わせて昇圧部と
呼ぶ。
【００１９】また、図１中、５００はエジェクタ４００
から流出した冷媒が流入するとともに、その流入した冷
媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気液
分離器であり、分離された気相冷媒は圧縮機１００に吸
引され、分離された液相冷媒は蒸発器３００側に吸引さ
れる。
から流出した冷媒が流入するとともに、その流入した冷
媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気液
分離器であり、分離された気相冷媒は圧縮機１００に吸
引され、分離された液相冷媒は蒸発器３００側に吸引さ
れる。
【００２０】なお、気液分離器５００と蒸発器３００と
を結ぶ冷媒通路３０１は蒸発器３００に吸引される冷媒
を減圧して蒸発器３００内の圧力（蒸発圧力）を確実に
低下させるために、キャピラリチューブや固定絞りのご
とく、冷媒が流通することにより所定の圧力損失が発生
するように設定されている。
を結ぶ冷媒通路３０１は蒸発器３００に吸引される冷媒
を減圧して蒸発器３００内の圧力（蒸発圧力）を確実に
低下させるために、キャピラリチューブや固定絞りのご
とく、冷媒が流通することにより所定の圧力損失が発生
するように設定されている。
【００２１】また、６００は放熱器２００から流出した
高圧冷媒（エジェクタ４００にて減圧される前の冷媒）
と気液分離器５００から流出して圧縮機１００に吸入さ
れる低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器であり、６１
０は低圧冷媒を内部熱交換器６００を迂回させて圧縮機
１００の吸入側に導くバイパス回路である。
高圧冷媒（エジェクタ４００にて減圧される前の冷媒）
と気液分離器５００から流出して圧縮機１００に吸入さ
れる低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器であり、６１
０は低圧冷媒を内部熱交換器６００を迂回させて圧縮機
１００の吸入側に導くバイパス回路である。
【００２２】６２０はバイパス回路６１０を流通する冷
媒量を調節する流量調節弁であり、この流量調節弁６２
０によりバイパス回路６１０を流通する冷媒量を調節し
て、気液分離器５００から流出した低圧冷媒のうち内部
熱交換器６００を流通する冷媒量を調節することによ
り、内部熱交換器６００における熱交換量を調節する。
媒量を調節する流量調節弁であり、この流量調節弁６２
０によりバイパス回路６１０を流通する冷媒量を調節し
て、気液分離器５００から流出した低圧冷媒のうち内部
熱交換器６００を流通する冷媒量を調節することによ
り、内部熱交換器６００における熱交換量を調節する。
【００２３】したがって、本実施形態では、バイパス回
路６１０及び流量調節弁６２０により内部熱交換器６０
０における熱交換量を調節する熱交換量調節手段が構成
されている。なお、流量調節弁６２０及び圧縮機１００
の容量（圧縮機が１回転する際に吐出される理論吐出
量）は、図３に示すように、電子制御装置（ＥＣＵ）６
３０により制御されており、このＥＣＵ６３０には、外
気温度（本実施形態では、放熱器２００の空気流れ上流
側に配設された温度センサ６３１の検出温度）に基づい
て流量調節弁６２０及び圧縮機１００の容量を制御す
る。
路６１０及び流量調節弁６２０により内部熱交換器６０
０における熱交換量を調節する熱交換量調節手段が構成
されている。なお、流量調節弁６２０及び圧縮機１００
の容量（圧縮機が１回転する際に吐出される理論吐出
量）は、図３に示すように、電子制御装置（ＥＣＵ）６
３０により制御されており、このＥＣＵ６３０には、外
気温度（本実施形態では、放熱器２００の空気流れ上流
側に配設された温度センサ６３１の検出温度）に基づい
て流量調節弁６２０及び圧縮機１００の容量を制御す
る。
【００２４】次に、エジェクタサイクル（ヒートポンプ
サイクル）の概略作動を述べる。
サイクル）の概略作動を述べる。
【００２５】圧縮機１００が起動すると、気液分離器５
００から気相冷媒が圧縮機１００に吸入され、圧縮され
た冷媒が放熱器２００に吐出される。そして、放熱器２
００にて冷却された冷媒は、エジェクタ４００のノズル
４１０にて略等エントロピ（断熱）的に減圧膨張して蒸
発器３００内の冷媒を吸引する。
００から気相冷媒が圧縮機１００に吸入され、圧縮され
た冷媒が放熱器２００に吐出される。そして、放熱器２
００にて冷却された冷媒は、エジェクタ４００のノズル
４１０にて略等エントロピ（断熱）的に減圧膨張して蒸
発器３００内の冷媒を吸引する。
【００２６】次に、蒸発器３００から吸引された冷媒と
ノズル４１０から吹き出す冷媒とは、混合部４２０にて
混合しながらディフィーザ４３０にてその動圧が静圧に
変換されて気液分離器５００に戻る。
ノズル４１０から吹き出す冷媒とは、混合部４２０にて
混合しながらディフィーザ４３０にてその動圧が静圧に
変換されて気液分離器５００に戻る。
【００２７】つまり、ノズル４１０から流出したジェッ
ト流（駆動流冷媒）は、蒸発器３００から冷媒を吸引加
速させながら、自らはその流速を低下させていく。この
とき、混合部４２０の冷媒出口部（ディフィーザ４３０
の冷媒入口部）において、蒸発器３００から吸引した吸
引ガス（吸引流冷媒）の流速と駆動流冷媒の流速とが略
等しくなるように混合し、その混合した冷媒は、ディフ
ィーザ４３０内に流入してその流速を低下させながら、
圧力を上昇させる。
ト流（駆動流冷媒）は、蒸発器３００から冷媒を吸引加
速させながら、自らはその流速を低下させていく。この
とき、混合部４２０の冷媒出口部（ディフィーザ４３０
の冷媒入口部）において、蒸発器３００から吸引した吸
引ガス（吸引流冷媒）の流速と駆動流冷媒の流速とが略
等しくなるように混合し、その混合した冷媒は、ディフ
ィーザ４３０内に流入してその流速を低下させながら、
圧力を上昇させる。
【００２８】一方、エジェクタ４００にて蒸発器３００
内の冷媒が吸引されるため、蒸発器３００には気液分離
器５００から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、
室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発する。
内の冷媒が吸引されるため、蒸発器３００には気液分離
器５００から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、
室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発する。
【００２９】次に、流量調節弁６２０（内部熱交換器６
００における熱交換量の調節）制御作動について、図４
に示すフローチャートに基づいて述べる。
００における熱交換量の調節）制御作動について、図４
に示すフローチャートに基づいて述べる。
【００３０】圧縮機１００（エジェクタサイクル）の起
動とともに、外気温度（温度センサ６３１の検出温度）
を読み込み、その読み込んだ温度（検出外気温Ｔａｍ）
が所定温度Ｔａｍｏ（本実施形態では、４１℃）以上の
場合には、流量調節弁６２０を全閉として気液分離器５
００から流出した冷媒の略全てを内部熱交換器６００に
流通させて高圧冷媒と低圧冷媒とを熱交換する（Ｓ１０
０、Ｓ１１０）。
動とともに、外気温度（温度センサ６３１の検出温度）
を読み込み、その読み込んだ温度（検出外気温Ｔａｍ）
が所定温度Ｔａｍｏ（本実施形態では、４１℃）以上の
場合には、流量調節弁６２０を全閉として気液分離器５
００から流出した冷媒の略全てを内部熱交換器６００に
流通させて高圧冷媒と低圧冷媒とを熱交換する（Ｓ１０
０、Ｓ１１０）。
【００３１】一方、検出外気温Ｔａｍが所定温度Ｔａｍ
ｏ未満の場合には、流量調節弁６２０を全開として気液
分離器５００から流出した冷媒の略全てをバイパス回路
６１０に流通させて内部熱交換器６００での熱交換量を
略０とする（Ｓ１００、Ｓ１２０）。
ｏ未満の場合には、流量調節弁６２０を全開として気液
分離器５００から流出した冷媒の略全てをバイパス回路
６１０に流通させて内部熱交換器６００での熱交換量を
略０とする（Ｓ１００、Ｓ１２０）。
【００３２】次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述
べる。
べる。
【００３３】図５は放熱器２００の空気流れ上流側（放
熱器２００前面）での空気温度Ｔａｍとサイクルの成績
係数（ＣＯＰ＝蒸発器で発生する冷凍能力／圧縮機の仕
事量）との関係を示す数値シミレーション結果であり、
一転鎖線は常に高圧冷媒と低圧冷媒を熱交換させた場合
を示し、破線は内部熱交換器を有していない場合を示
し、実線は本実施形態を示している。
熱器２００前面）での空気温度Ｔａｍとサイクルの成績
係数（ＣＯＰ＝蒸発器で発生する冷凍能力／圧縮機の仕
事量）との関係を示す数値シミレーション結果であり、
一転鎖線は常に高圧冷媒と低圧冷媒を熱交換させた場合
を示し、破線は内部熱交換器を有していない場合を示
し、実線は本実施形態を示している。
【００３４】そして、図５から明らかなように、本実施
形態によれば、高圧冷媒に関する物理量である放熱器２
００の空気流れ上流側（放熱器２００前面）での空気温
度Ｔａｍに基づいて、高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換量
を制御しているので、サイクルの成績係数を常に高く維
持することが可能である。
形態によれば、高圧冷媒に関する物理量である放熱器２
００の空気流れ上流側（放熱器２００前面）での空気温
度Ｔａｍに基づいて、高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換量
を制御しているので、サイクルの成績係数を常に高く維
持することが可能である。
【００３５】なお、本実施形態では、流量調節弁６２０
を２値（全開及び全閉）的に制御したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、内部熱交換器６００での熱
交換量を、高圧冷媒に関する物理量（放熱器２００の空
気流れ上流側（放熱器２００前面）での空気温度Ｔａ
ｍ）に基づいて連続的に可変制御してもよい。
を２値（全開及び全閉）的に制御したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、内部熱交換器６００での熱
交換量を、高圧冷媒に関する物理量（放熱器２００の空
気流れ上流側（放熱器２００前面）での空気温度Ｔａ
ｍ）に基づいて連続的に可変制御してもよい。
【００３６】（第２実施形態）上述の実施形態では、バ
イパス回路６１０は気液分離器５００から流出した冷媒
が完全に内部熱交換器６００を迂回して流通するもので
あたが、本実施形態では、図６に示すように、内部熱交
換器６００の途中から冷媒を分岐させて内部熱交換器６
００を迂回させるようにバイパス回路６１０を設定した
ものである。
イパス回路６１０は気液分離器５００から流出した冷媒
が完全に内部熱交換器６００を迂回して流通するもので
あたが、本実施形態では、図６に示すように、内部熱交
換器６００の途中から冷媒を分岐させて内部熱交換器６
００を迂回させるようにバイパス回路６１０を設定した
ものである。
【００３７】（第３実施形態）上述の実施形態では、バ
イパス回路６１０は気液分離器５００から流出した冷媒
を流通させるものであったが、本実施形態は、図７〜９
に示すように、放熱器２００から流出した冷媒を内部熱
交換器６００を迂回させて流通させるバイパス回路６１
１を設けたものである。
イパス回路６１０は気液分離器５００から流出した冷媒
を流通させるものであったが、本実施形態は、図７〜９
に示すように、放熱器２００から流出した冷媒を内部熱
交換器６００を迂回させて流通させるバイパス回路６１
１を設けたものである。
【００３８】なお、図７は放熱器２００から流出した冷
媒が完全に内部熱交換器６００を迂回して流通するよう
にバイパス回路６１１を設定した例であり、図８は内部
熱交換器６００の途中から冷媒を分岐させて内部熱交換
器６００を迂回させるようにバイパス回路６１１を設定
した例であり、図９は内部熱交換器６００に流入する前
の冷媒を分岐させて内部熱交換器６００の途中にて冷媒
を合流させる例である。
媒が完全に内部熱交換器６００を迂回して流通するよう
にバイパス回路６１１を設定した例であり、図８は内部
熱交換器６００の途中から冷媒を分岐させて内部熱交換
器６００を迂回させるようにバイパス回路６１１を設定
した例であり、図９は内部熱交換器６００に流入する前
の冷媒を分岐させて内部熱交換器６００の途中にて冷媒
を合流させる例である。
【００３９】（第４実施形態）上述の実施形態では、エ
ジェクタ４００（ノズル４１０）にて高圧冷媒を減圧し
たが、本実施形態は、図１０に示すように、膨張弁等の
冷媒を略等エンタルピ的に減圧膨張させる減圧手段７０
０にて冷媒を減圧するヒートポンプサイクル（蒸気圧縮
式冷凍サイクル）に適用したものである。
ジェクタ４００（ノズル４１０）にて高圧冷媒を減圧し
たが、本実施形態は、図１０に示すように、膨張弁等の
冷媒を略等エンタルピ的に減圧膨張させる減圧手段７０
０にて冷媒を減圧するヒートポンプサイクル（蒸気圧縮
式冷凍サイクル）に適用したものである。
【００４０】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、高圧冷媒に関する物理量として、放熱器２００の空
気流れ上流側（放熱器２００前面）での空気温度Ｔａｍ
を採用したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば高圧側（放熱器２００出口側）の冷媒温度又
は圧力等を採用してもよい。
は、高圧冷媒に関する物理量として、放熱器２００の空
気流れ上流側（放熱器２００前面）での空気温度Ｔａｍ
を採用したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば高圧側（放熱器２００出口側）の冷媒温度又
は圧力等を採用してもよい。
【００４１】また、上述の実施形態では、二酸化炭素を
冷媒とする高圧側圧力が冷媒の臨界圧力以上となるもの
であったが、これら実施形態はこれに限定されるもので
はなく、高圧側圧力が冷媒の臨界圧力未満となるものに
も適用することができる。
冷媒とする高圧側圧力が冷媒の臨界圧力以上となるもの
であったが、これら実施形態はこれに限定されるもので
はなく、高圧側圧力が冷媒の臨界圧力未満となるものに
も適用することができる。
【００４２】また、上述の実施形態では、冷房専用の空
調装置であったが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、冷暖房切替可能な空調装置やヒートポンプ運転に
より給湯水等の加熱する給湯器等にも適用することがで
きる。
調装置であったが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、冷暖房切替可能な空調装置やヒートポンプ運転に
より給湯水等の加熱する給湯器等にも適用することがで
きる。
【図１】本発明の第１実施形態に係るヒートポンプサイ
クルの模式図である。
クルの模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るヒートポンプサイ
クルに適用されるエジェクタの模式図である。
クルに適用されるエジェクタの模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るヒートポンプサイ
クルの制御系の模式図である。
クルの制御系の模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るヒートポンプサイ
クルの制御フローを示すフローチャートである。
クルの制御フローを示すフローチャートである。
【図５】外気温度とＣＯＰとの関係を示すグラフであ
る。
る。
【図６】本発明の第２実施形態に係るヒートポンプサイ
クルの模式図である。
クルの模式図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るヒートポンプサイ
クルの模式図である。
クルの模式図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るヒートポンプサイ
クルの模式図である。
クルの模式図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るヒートポンプサイ
クルの模式図である。
クルの模式図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係るヒートポンプサ
イクルの模式図である。
イクルの模式図である。
１００…圧縮機、２００…放熱器、３００…蒸発器、４
００…エジェクタ（減圧手段）、５００…気液分離器、
６００…内部熱交換器。
００…エジェクタ（減圧手段）、５００…気液分離器、
６００…内部熱交換器。
Claims (4)
- 【請求項１】 低温側の熱を高温側に移動させるヒート
ポンプサイクルであって、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）と、 前記圧縮機（１００）から吐出した冷媒を冷却する放熱
器（２００）と、 冷媒を蒸発させて熱を吸収する蒸発器（３００）と、 前記放熱器（２００）から流出した高圧冷媒を減圧する
減圧手段（４００、７００）と、 前記放熱器（２００）から流出した高圧冷媒と前記圧縮
機（１００）に吸入される低圧冷媒とを熱交換する内部
熱交換器（６００）と、 前記内部熱交換器（６００）における熱交換量を調節す
る熱交換量調節手段（６１０、６２０）とを備えること
を特徴とするヒートポンプサイクル。 - 【請求項２】 低温側の熱を高温側に移動させるヒート
ポンプサイクルであって、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）と、 前記圧縮機（１００）から吐出した冷媒を冷却する放熱
器（２００）と、 冷媒を蒸発させて熱を吸収する蒸発器（３００）と、 前記放熱器（２００）から流出した高圧冷媒の圧力エネ
ルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させ
るノズル（４１０）、前記ノズル（４１０）から噴射す
る高い速度の冷媒流により前記蒸発器（３００）にて蒸
発した気相冷媒を吸引し、前記ノズル（４１０）から噴
射する冷媒と前記蒸発器（３００）から吸引した冷媒と
を混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変
換して冷媒の圧力を昇圧させる昇圧部（４２０、４３
０）を有するエジェクタ（４００）と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気
液分離器（５００）と、 前記放熱器（２００）から流出した高圧冷媒と前記圧縮
機（１００）に吸入される低圧冷媒とを熱交換する内部
熱交換器（６００）と、 前記内部熱交換器（６００）における熱交換量を調節す
る熱交換量調節手段（６１０、６２０）とを備えること
を特徴とするヒートポンプサイクル。 - 【請求項３】 前記熱交換量調節手段（６１０、６２
０）は、高圧冷媒に関する物理量に基づいて前記内部熱
交換器（６００）における熱交換量を調節することを特
徴とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒー
トポンプサイクル。 - 【請求項４】 前記熱交換量調節手段（６１０、６２
０）は、高圧冷媒に関する物理量が所定量以上のとき
は、高圧冷媒と低圧冷媒とを熱交換し、高圧冷媒に関す
る物理量が所定量未満のときは、高圧冷媒と低圧冷媒と
の熱交換を中止することを特徴とする請求項３に記載の
ヒートポンプサイクル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001156031A JP2002349977A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | ヒートポンプサイクル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001156031A JP2002349977A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | ヒートポンプサイクル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002349977A true JP2002349977A (ja) | 2002-12-04 |
Family
ID=19000106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001156031A Withdrawn JP2002349977A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | ヒートポンプサイクル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002349977A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1416232A1 (en) * | 2002-10-31 | 2004-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | High pressure determining method in a refrigeration cycle system |
| JP2004198002A (ja) * | 2002-12-17 | 2004-07-15 | Denso Corp | 蒸気圧縮式冷凍機 |
| JP2004239506A (ja) * | 2003-02-05 | 2004-08-26 | Denso Corp | ヒートポンプ装置 |
| JP2006228118A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-08-31 | Fuji Electric Retail Systems Co Ltd | 自動販売機 |
| JP2006300343A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷凍サイクル |
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| US11781791B2 (en) | 2018-09-10 | 2023-10-10 | Carrier Corporation | Ejector heat pump operation |
-
2001
- 2001-05-24 JP JP2001156031A patent/JP2002349977A/ja not_active Withdrawn
Cited By (17)
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| US11781791B2 (en) | 2018-09-10 | 2023-10-10 | Carrier Corporation | Ejector heat pump operation |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090303 |